Вентильный электродвигатель Советский патент 1991 года по МПК H02P6/00 H02P6/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с вентильными электродвигателями.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения.

На фиг. 1 приведена структурная схема вентильного электродвигателя с двумя трех- секционными обмотками якоря; на фиг. 2 - схема блока управления ключами преобразователя частоты; на фиг. 3 - эпюры напряжений, управляющих сигналов вентильного электродвигателя; на фиг. 4 - механические характеристики вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель содержит электромеханический преобразователь 1 (фиг. 1). имеющий индуктор 2 с числом пар

полюсов Р и якорь с дпумя обмотками 3 и 4, каждая из которых выполнена из трех 5-7 и 8-10 соответственно секций/ и преобразователь частоты 11 из управляемых ключей 12-17. Секции обмоток якоря имеют нулевые выводы, подключенные к разноименным выводам 18 и 19 цепи питания.

Вентильный электродвигатель снабжен двумя дополнительными группами 20, 21 ключей, число которых в группе равно числу m 3 секций одной из обмоток якоря вентильного электродвигателя. Первая дополнительная группа 20 образована ключами 22, 23, 24, а вторая - ключами 25, 26, 27. Первые выводы 28-30 ключей 22-24 дополнительной группы 20 подключены к выводам 31-33 первой обмотки 3 якоря, а первые выводы 34-36 второй группы 21 - к выводам 37-39 второй обмотки 4 якоря. Вторые выО

XI

vj 00 СО Ю

ю

воды ключей 22-24 дополнительной группы 20 объединены и подключены к нулевому выводу обмотки 4. Вторые выводы ключей 25-27 второй группы 21 объединены и подключены к нулевому выводу обмотки 3 якоря.

Ключи 12-17 основной группы 40 подключены к обмоткам вентильного электродвигателя таким образом, что, например, свободный вывод 34 секции 5 первой обмотки 3 подключен одним ключом 15 к свободному выводу 39 секции 10 второй обмотки 4. В каждый момент времени по одной секции из каждой обмотки подключаются к цепи питания посредством только одного управляемого ключа основной группы.

Работа вентильного электродвигателя с одной обмоткой, например второй 4, обеспечивается при заблокированных ключах 22-24 первой дополнительной группы 20 и ключах 12-17 основной группы 40.

Блок управления ключами преобразователя частоты 11 содержит источник управляющих сигналов - датчик 41 (фиг. 2) положения ротора, на трех выводах 42-44 которого сформирована последовательность управляющих логических сигналов единичного уровня длительностью каждого п/Р, смещенных один относительно другого на 2лУЗР (фиг. 2). Выходы 42-44 источника 41 управления сигналов связаны с входами 45-47 дешифратора 48 через первые входы 49-51 и выходы 52-54 трех логических схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 55-57, вторые входы которых объединены и образуют вход 58 устройства, который служит для задания направления вращения вентильного электродвигателя. На выходах 59-64 дешифратора 48 формируются логические сигналы единичного уровня длительность лг/ЗР, причем в каждый момент времени управляющий сигнал присутствует только на одном из выходов 59-64. При наличии на входе 58 нулевого управляющего сигнала USB сигналы с выходов 42-44 датчика 41 поступают на входы дешифратора 48 без инвертирования. Датчик41 положения ротора установлен для этого случая, например, для вращения вправо. При наличии на входе 58 единичного управляю- щсго сигнала происходит инвертирование в схемах 55-57 сигналов, поступающих на зходы 45-47 дешифратора 48. Это эквивалентно повороту обоймы чувствительных элементов датчика 41 положения ротора на Я/.Р, что приводит к формированию управляющих сигналов на вращение в противоположную сторону, т.е. влево.

Каналы 59-64 дешифратора 48 подключены к управляющим входам ключей 12-17 через первый 65 блок ЗАПРЕТ с управляющим входом 66.

Каналы 59-64 дешифратора 48 подключены к управляющим входам ключей 22-27 через последовательно соединенные функциональный преобразователь 67, второй 68 и третий 69 блоки ЗАПРЕТ с управляющими

входами 70 и 71 соответственно. Подключения выполнены таким образом, что выводы 72-74 функционального преобразователя 67 подключены к управляющим входам ключей 22-24 через последовательносоединенные второй 68 и третий 69 блоки ЗАПРЕТ с управляющими входами 70 и 71 соответственно. Подключения выполнены таким образом, что выводы 72-74 функционального преобразователя 67 подключены к управляющим входам ключей 22-24 через последовательно соединенные второй и третий блоки ЗАПРЕТ, а выводы 75-77 функционального преобразователя 67 подключены к управляющим входам ключей 25-27

через второй блок ЗАПРЕТ.

В функциональном преобразователе 67, состоящем, например, из шести 78-83 логических схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, каждый входной сигнал длительностью

тг/ЗР, идущий с дешифратора 48 и поступающий, например, на вход 84, преобразуется в два сигнала длительностью лг/ЗР на таких выходах 73, 75, которые, поступая на дополнительные ключи 23, 25, коммутируют к источнику питания те же секции 6, 8 обмотки якоря с тем же направлением тока в них, как и в случае алгоритма управления при последовательном соединении секций 6, 8 обмотки якоря.

Управляющие входы 66 и 70 первого 65 и второго 68 блоков ЗАПРЕТ подключены соответственно к выходу и входу инвертора 85, при появлении управляющего сигнала на входе 70 которого блокируются сигналы

управления, поступающие на ключи 12-17 (работа с последовательным соединением обмоток якоря). При появлении на входе 70 нулевого управляющего сигнала разблокируются сигналы управления, поступающие

на ключи 22-27, через инвертор 85 на вход 66 поступает единичный управляющий сигнал, блокирующий ключи 12-17 (работа с параллельным соединением обмоток якоря). При появлении на входах 66, 71

единичных управляющих сигналов разблокированы лищь ключи 25-27 (работает только одна вторая 4 обмотка якоря).

Работу вентильного электродвигателя (фиг. 1) поясняют эпюры напряжений (фиг. 2).

Индексы при напряжениях на фиг. 2 соответствуют позициям схемы фиг. 1,3. Наличие сигнала на ключе соответствуют открытому состоянию ключа. На интервале времени ti-t2 вентильный электродвигатель работа- 5 ет с последовательным подключением обмоток якоря к источнику питания. Это обеспечивается тем, что на управляющих входах 70, 71 блоков 68, 69 ЗАПРЕТ присутствуют запрещающие единичные сигна- 10 лы, а на управляющем входе 66 блока 65 ЗАПРЕТ - разрешающий. Этому режиму соответствует механическая характеристика 86 (фиг. 4).

На интервале времени t2-t3 вентильный 15 электродвигатель работает с параллельным подсоединением обмоток якоря к источнику питания. Это обеспечивается наличием на управляющих выходах 70 71 блоков 68, 69 ЗАПРЕТ разрешающих управляющих 20 сигналов, а на управляющем входе 66 бло- ка 65 ЗАПРЕТ - запрещающего сигнала, Этому режиму соответствует механическая характеристика 87 (фиг. 4).

На интервале времени t3-t4 вентильный 25 электродвигатель работает с подключением к источнику питания только одной второй обмотки якоря 4. Это обеспечивается, в отличие от режима работы кз интервале времени , блокировкой сигналов в 30 третьем блоке 69 ЗАПРЕТ и соответственно размыканием ключей 22-24, Этому режиму работы соответствует механическая характеристика 88 (фиг. 4).

В случае отказа, связанного, например, с обрывом секций обмоток якоря или ключей преобразователя 11 частоты можно изменить алгоритм работы вентильного электродвигателя так, чтобы отказ указанных элементов привел только к определенному сокращению функциональных возможностей вентильного электродвигателя, ноне повлиял на его работоспособность.

Таким образом, ввод я структуру преобразователя частоты по крайней мере одной из двух групп дополнительных групп no m ключей в каждой расширяет функциональные возможности вентильного электродвигателя.

Формула изобретения Вентильный электродвигатель по авт. св. № 1309241, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения, введены две до- полнительчые группы ключей, число которых в группе равно числу m секций обмоток якоря вентильного электродвигателя, причем первые выводы ключей соответствующей дополнительной группы подключены к одноименным выводам одной из обмоток якооя, вторые выводы ключей данной дополнительной группы объединены и подключены к нулевому выводу другой обмотки якоря.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируе мом электроприводе с вентильным электродвигателем. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения. С этой целью вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1 с двумя т-фазными обмотками 3, 4 якоря, основную группу 40 ключей и две дополнительные группы 20, 21 ключей, число которых в каждой группе равно гл. Объединенные выводы ключей первой и второй групп соединены с нулевыми выводами соответственно второй 4 и первой 3 m-фазных обмоток якоря и подключенных к выводам 18 и 19 источника питания. Путем организации определенных алгоритмов управления преобразователем 11 реализуются различные естественные механические характеристики вентильного электродвигателя за счет последовательного или параллельного включения фаз двух обмоток якоря или их раздельной работы.4 ил. сл с

.22

23 /гч

П

// II

я( f | II

. il

Tt

У

№/.J

1,0 ju